Maquinas Térmicas

• Introdução Teórica:

Máquina Térmica

Máquina térmica é um dispositivo que transforma a energia interna de um combustível em energia mecânica. Também pode ser definida como o dispositivo capaz de converter calor em trabalho.

Tanto as máquinas térmicas a vapor, que operam com o vapor d'água produzido em uma caldeira, quanto as máquinas térmicas de combustão interna que operam devido aos gases gerados pela queima de combustíveis, têm seu funcionamento baseado no aumento da energia interna das substâncias envolvidas e no trabalho realizado, e tanto a energia interna, quanto o trabalho, dependem da quantidade de energia na forma de calor que foi transferida à substância.

Como podemos calcular o rendimento de uma Máquina Térmica.

Podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica se sabemos o quanto de trabalho ela produz (T) e o quanto de calor foi fornecido pela fonte quente (Q).

Matematicamente, podemos expressar o rendimento (R) por: R=T/Q , que resulta sempre em um valor menor do que 1 ou 100%.

Se uma máquina recebe um calor Q1 da fonte quente, cede um calor Q2 para a fonte fria e realiza um trabalho (T), segundo o Princípio da conservação de energia: Q1 = T + Q2, logo o trabalho será: T = Q1 - Q2 e, portanto, o rendimento desta máquina será calculado por:

ou seja, , o que deixa claro que sua eficiência é menor do que 1.

Obs.: a utilização do módulo de Q2 é necessária em função da Primeira Lei.

Lembre-se: se o sistema recebe calor, a quantidade de calor é positiva (Q>0) e se o sistema cede calor, a quantidade de calor é negativa (Q<0);

Nicolas Leonard Sadi Carnot, engenheiro francês, imaginou um ciclo ideal (Ciclo de Carnot), onde a eficiência da conversão de energia térmica em trabalho mecânico é máxima, mas com seus estudos, logo percebeu que não havia como evitar a perda de uma quantidade de calor em qualquer máquina a vapor, o que foi a base para a Segunda Lei da termodinâmica.

Fig. 1 - Esquema de uma máquina térmica

• Objetivos da Experiência: Compreender os conceitos expostos em aula sobre a Primeira e Segunda lei da termodinâmica, usados na fabricação de uma máquina térmica. Associar os procedimentos teóricos com uma das formas atuais de geração de energia.

• Material Utilizado:

- Kitassato

- Rolha

- Bico de Bunsen

- Tela de Amianto

- Tripé

- Tubos(de conexões com o Kitassato)

-Cooler

• Procedimento Experimental:

Colocar água dentro do kissato, e aquece-lo usando o bico de Bunsen, ligando uma extremidade da mangueira no kissato e outra deve ser posicionada em frente ao cooler. Observe o compartimento da ventoinha do cooler após a ebulição da água. Também será realizado um experimento com